阻燃型低温绝热纸的出气速率和出气成分测试_孙冬花

阻燃型低温绝热纸的出气速率和出气成分测试

孙冬花１，王荣宗２，陈光奇２

（１．兰州交通大学

环境学院，甘肃

兰州，７３００７０；

２．兰州物理研究所，真空低温技术与物理国家级重点实验室，甘肃

兰州，７３００００）

摘

要：低温绝热纸是制造多层绝热低温容器的重要材料之一。在真空条件下绝热纸的出气速率影响低温容器

的真空性能，是低温容器设计的重要依据。介绍了低温绝热纸测试装置的设计及技术指标，利用静态法测试了阻燃型低温绝热纸的出气速率和出气成分，给出了试验数据。

关键词：低温容器；材料出气；质谱分析中图分类号：ＴＢ３２２；Ｏ６５５

文献标识码：Ａ

文章编号：１００６－７０８６（２００７）０２－０１１１－０５

ＴＥＳＴＯＦＯＵＴＧＡＳＳＩＮＧＲＡＴＥＡＮＤＩＮＧＲＥＤＩＥＮＴ

ＯＦＩＮＦＬＡＭＩＮＧ－ＲＥＴＡＲＤＡＮＴＣＲＹＯＧＥＮＩＣＩＮＳＵＬＡＴＩＯＮＰＡＰＥＲ

ＳＵＮＤｏｎｇ－ｈｕａ１，ＷＡＮＧＲｏｎｇ－ｚｏｎｇ２，ＣＨＥＮＧｕａｎｇ－ｑｉ２

（１．ＴｈｅＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ＆ＭｕｎｉｃｉｐａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；

２．ＬａｎｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００００，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｐａｐｅｒｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｍａｔｅｒｉａｌｔｈａｔｉｓｕｓｅｄｔｏｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｃｒｙｏｇｅｎｉｃｃｏｎｔａｉｎｅｒｓ．Ｔｈｅｏｕｔｇａｓｓｉｎｇｒａｔｅｏｆｃｒｙｏｇｅｎｉｃｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｐａｐｅｒｈａｓａｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｏｔｈｅｖａｃｕｕｍｄｅｇｒｅｅｏｆｃｒｙｏｇｅｎｉｃｃｏｎｔａｉｎｅｒｓｉｎｔｈｅｓｔａｔｕｓｏｆｈｉｇｈｖａｃｕｕｍ．Ｉｔｉｓｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｃｒｙｏｇｅｎｉｃｃｏｎｔａｉｎｅｒｓ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｔａｎｄａｒｄｏｆｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｏｕｔｇａｓｓｉｎｇｒａｔｅａｎｄｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｏｆｉｎｆｌａｍｉｎｇ－ｒｅｔａｒｄａｎｔｃｒｙｏｇｅｎｉｃｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｐａｐｅｒｓａｒｅｇｉｖｅｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｃｏｎｔａｉｎｅｒｓ；ｔｈｅｏｕｔｇａｓｓｉｎｇｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ；ｑｕａｄｒｕｐｌｅｄｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｓｅｓ

１引言

低温绝热技术是低温技术中很重要的一部分。低温容器是用来储存经过制冷将气体变成低温液体的装置。低温液体的温度要比周围环境温度低得多，周围环境中的热量会向容器内传入，液体吸收一定热量后便会汽化。为了有效储存低温液体，并能保存较长时间以供使用，低温容器就必须具有良好的绝热性能。为此，在低温容器设计、制造中须按照要求采用相应的绝热技术，选用适宜的材料来设计，才能制造出满足使用要求的产品。

高真空多层绝热是低温绝热最有效的绝热方式。从１９５１年皮脱尔逊首次提出多层绝热后，就已被广泛应用到各种大型、中型、小型低温容器中［１］。特别是随着航天技术和超导技术的发展，低温技术的应用不断扩大，多层绝热技术也得到了广泛推广，并日趋成熟。采用多层绝热技术的低温容器，其夹层是以低导热率材料作间隔层

（例如用玻璃丝布、长纤维纸、尼龙丝网等），间隔缠绕多层具有高反射率薄膜材料作反射屏，这样高收稿日期：２００７－０１－１８．

作者简介：孙冬花（１９７７－），女，黑龙江省呼兰县人，硕士研究生，从事真空材料测试研究。

第１３卷第２期２００７年０６月

真空与低温

Ｖａｃｕｕｍ＆Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓ

１１１

１１２

真空与低温第１３卷第２期真空状态使气体对流和传热可以忽略不计（计算得出，当压力低于１０－２Ｐａ时，多层绝热内气体的导热和对流换热远远小于辐射传热），而辐射传热，由于真空夹层中放了多层反射屏，所以有效地阻挡了辐射换热［１］。

低温绝热纸是制造多层绝热低温容器的重要材料之一。在真空条件下绝热纸的出气速率会对低温容器的夹层真空度产生影响，而夹层真空度是衡量低温绝热压力容器真空绝热性能和使用寿命的重要技术指标。

因此，为确保低温容器的绝热性能和使用寿命，在低温容器夹层真空设计时，掌握所采用的多层材料的出气速率是十分重要的。

目前，在众多的低温绝热材料中，仅对聚酯膜、玻璃钢等的出气性能进行了初步研究［２］，对其他低温绝热材料的真空性能研究甚少，特别是对国产低温绝热纸，尚未进行任何研究。作者主要对杭州某厂生产的阻燃型低温绝热纸在常温和高温（１２０℃）下的出气速率和出气成分进行了初步测试、分析，给出试验数据和结论。

２测试装置

本测试装置由四极质谱分析系统和样品测试系统两部分组成，试验原理简图如图１所示。

四极质谱分析系统由质谱计、质谱室、ＩＫＲ２５１规、涡轮分子泵、微调阀、前级阀和前级泵等组成。本系统主要作用是对样品的出气成分进行质谱分析。

样品测试系统由ＺＪ－１０规、样品室、加热带、预抽阀、预抽泵、高真空阀、液氮冷阱、串联的油扩散泵、前级阀和前级泵等组成。该系统主要作用是对玻璃系统和待测样品进行抽真空处理，并测试系统的静态漏放气速率和样品的出气速率。

１．前级泵１；２．前级阀１；３．分子泵；４．质谱计；５．ＩＫＲ２５１规；６．质谱室；７．微调阀；８．ＺＪ－１０规；９．样品室；１０．加热带；

１１．测试样品；１２．预抽阀；１３．预抽泵；１４．高真空阀门；１５．液氮冷阱；１６、１７．扩散泵；１８．前级阀２；１９．前级泵２。

图１绝热纸出气测试装置简图

样品室是一个内径Φ＝３．５１６ｃｍ、长度Ｌ＝４６．１６０ｃｍ、容积Ｖ＝０．４４８Ｌ的圆柱形玻璃容器，外缠加热带，可对测试系统和样品进行加温，样品在样品室内进行常温和高温出气试验。样品室的压力测量规选为ＺＪ－１０中真空规。

抽空系统由２台玻璃扩散泵串联，并与液氮冷阱连接，前级泵选用２ＸＺ－２型机械泵。

四极质谱分析系统的质谱室通过微调阀与样品室相连，质谱室工作时稳定真空度优于１×１０－４Ｐａ。样品出气的进样压力可通过微调阀进行调节，压力为３×１０－３Ｐａ。

３试验原理

材料的出气速率除与材料的性质有关外，还与材料的制造工艺、贮存状态有关。预处理工艺（如清洗、烘